种 素质教育，学生需要具备的核心素养包括软件编程能力，智能电子认知和应用能 力，3D 结构设计能力以及创新意识及造物方法。 普及化创客教育的目的就是让学生具备以上核心素养，这需要有相应的课程 学习来达成，各个学段涉及到的课程内容由浅到深、循序渐进： 年级 学期 课程内容 培养能力 小学 四年级 上学期 Scratch 创意编程 软件编程能力 下学期 初级实验箱 智能电子认知能力 Scratch 编程与传感器应用 101 教育信息化智能解决专家 下学期 初级 3D 结构设计 3D 结构设计能力 六年级 上学期 Scratch 桌面机器人 软件编程与智能电子应用 下学期 初级设计思维及创意 制作 创新意识及造物方法 6.4.3.2.2.Scratch 创意编程 目标：Scratch 是由 MIT Media Lab 开发的一种图形化编程语言，同时也是 一个在线社区。它将编程需要的基本技巧囊括其中，包括建模、控制、动画、运 算等，通过点击、拖曳的方式完成编程。通过这个工具，孩子们可以更好地理解 编程的思想，学习创意思考、系统推理和协同合作。 使用教具：互动触摸点评展示系统 1 ★ 、简洁大方的操作界面，互动触摸操作流畅自然，保证触摸体验舒适， 不需要多级菜单来选择的复杂操作动作，让简单的触摸互动成为焦点； 2 ★ 、多用户分组管理，用

安全性：协作机器人配备有先进的传感器技术和控制算法，如力矩传感器、视觉系统等，使其能够实时感知环境 变化和与人体接触，并根据接触情况做出相应的安全响应，以防止对人类造成伤害。 易用性：协作机器人往往具有直观的用户界面和编程方式，使得非专业的操作员也能方便快捷地对其进行设置和 操作，降低了使用门槛。 灵活性：相比于传统固定在某个工作站上的工业机器人，协作机器人通常更轻便且布局更为灵活，可以快速重新 部署于不同 加智能化、个性化的制造模式提供了强有力的支持，是现代智能制造体系中不可或缺的一环。 在当前市场需求日益多样化、产品生命周期缩短的背景下，柔性化生产成为企业竞争力的关键。协作机器人以其高 度的灵活性和可编程性，完美匹配了这种生产模式。无论是多品种、小批量的生产，还是快速的产品迭代，协作机器 人都能有效支持，帮助制造商快速响应市场，降低库存成本，提高整体运营效率。 图表 4 协作机器人与传统工业机器人产品特点对比 传感器种类多样 外接传感器少 投资回 报 价格低、易集成、投资回 收快 集成复杂、投资回收周 期长 作业方 式 人机协同作业 耐疲劳、连续作业 操作环 境 快速编程、操作简单、可 拖动示教 操作复杂、专家编程、 专员维护 常用领 域 精密装配、检测、包装、 上下料、抛光打磨、医疗 辅助、教学培训等 搬运、码垛、焊接、喷 涂等 数据来源：公开资料， 高工机器人产业研究所（GGII）整理

工智能教育的重视程度不断提升，相关政策逐步完善并落地实 施。2017 年，国务院发布《新一代人工智能发展规划》，明确提 “ 出要 实施全民智能教育项目，在中小学阶段设置人工智能相关课 ” 程，逐步推广编程教育 ，这标志着中国中小学人工智能教育正式 进入国家战略层面。此后，教育部相继出台了一系列政策文件，推 动人工智能教育在中小学的普及与发展。 2018 年，教育部发布《教育信息化 2.0 行动计划》，进一步 年，教育部发布《中小学人工智能教育指南》，进一步 细化了中小学人工智能教育的目标、内容和实施路径。指南明确指 出，人工智能教育应贯穿中小学教育的各个阶段，从小学到高中逐 步深化，内容涵盖人工智能基础知识、编程技能、伦理道德等方 “ ” 面。同时，指南还提出了 以学生为中心 的教学理念，强调通过项 目式学习、探究式学习等方式，培养学生的创新能力和实践能力。 2021 年，教育部联合多部门发布《关于推进教育新型基础设 据教育部统计，截至 2022 年，全国已有超过 50%的中小学开设了 人工智能相关课程，覆盖学生人数超过 5000 万。同时，各地还积 极开展了形式多样的人工智能教育活动，如人工智能竞赛、创客教 育、编程马拉松等，极大地激发了学生的学习兴趣和创新能力。 然而，中国中小学人工智能教育的发展仍面临一些挑战。首 先，师资力量不足是制约人工智能教育普及的重要因素。尽管各地 开展了大量的教师培训，但具备人工智能专业背景的教师仍然稀

信息输入节点机（BQ-I06D-S） 1 路 H.265/H.264 高清编码器集图 像编码、可编程中控应用等功 能于一体。该系统采用 A7@ 600MHz 高性能处理器，Linux 操作系统，全功能高清数字和模拟 输入输出接口，可灵活应对各种应用需求。 硬件架构  集图像编码、可编程中控等功能于一体；  支持 3G-SDI/HDMI/DVI/VGA/YPbPr/CVBS 全功能信号输入； 任何字体，都能在 IPAD 平板、安卓平板上正确显示（不需制作图 片）。 9. 编程设计平台可自动生成各种 3D 按钮（不需设计图片）；也支 持图片按钮，支持 PNG、WMF、ICO、GIF 图片的透明效果，可实 现任意形状的按钮，各种效果的界面。 10.设计平台采用先进的软件技术，不需使用任何电脑语言进行编程， 不需使用各种复杂的逻辑模块与宏，以方便施工、后期维护及升级。 11.程序设 技术参数：  控制通讯：以太网(TCP/IP)，10/100M 自适应，TCP SERVER 方 式，也可定制为 UDP 方式。  处理器：嵌入式 ARM 处理器。  红外口：6 路。每路独立可编程的红外发射接口，支持控制多台 71 / 83 相同或不同的红外设备，支持控制 DVD、电视机、空调、投影机等 所有红外遥控设备； 红外学习器：内置，支持超长码识别。主机内置红外学习器，自动

在系统构架上，以上查询分析计算任务将需要使用一个大规模数据并行计 算集群。在编程实现上，存储在数据库中的数据将使用常规的数据库查询语言 实现；对存储在分布式文件系统中的交管数据，针对不同的处理要求，在数据 量极大而处理实时性要求不是特别高的情况下，为了方便对海量数据的并行处 理，将采用 MapReduce 编程方式实现；而对于那些实时性要求很高的查询分 析计算，由于 MapReduce 启动作业需要较长的时间开销，将不适合采用 MapReduce 编程实现，而需要用非 MapReduce 编程方式实现。 （6）数据管理系统 在实际使用中，可能用户会对某一时间段或者类型的数据特别关心，就可 云技术方案建议书 第 11 页 系统总体设计 以通过数据管理系统查询并导出这部分数据以供使用。 包括数据查询和数据导出两大部分。数据查询让用户以自定义的条件查询 出数据，而数据导 分别提供基于 JDBC/SQL 的数据库访问接口以及 HDFS 访问接口。综合分析云 计算软件平台可提供对 HDFS、Hbase 数据的访问，并提供 MapReduce 编程 模型和接口、以及非 MapReduce 模型的编程接口，以及用于实现并行计算任 务负载均衡和服务器单点失效恢复的 Zookeeper。 第三层是智慧交通云平台中的数据层，包括原始交管数据、索引数据、用 于分析的中间数

。 点数据库结构，表格填充式的设定和程序编辑方式：系统监控对象，在软 件中是以地址点编辑形式，按受控对象的系统名称、点名称、监控类型、时间 延迟、控制模式等分成小的功能模块化软件，用户在设定或编程时，只需在表 97 体育中心项目智能化系统技术方案 格中填充或用鼠标修改即可，使用极为方便。 系统具有自诊断功能，故障诊断相应速度快。 由于 APOGEE 软件对监控对象地址点的定义采用两级定义，多字符描述方 通讯接口规格接口管脚定义及与 PC 机的接线图； 1) 标准通讯协议是否 Modbus RTU、BACnet、OPC； 2) 自定义通讯协议应提供详细的通讯控制步骤、传送控制顺序、控制符 号、格式等编程所必需的资料； 3) 数据库方式应提供数据结构，包括数据类型、格式定义及说明，并说 明那些数据是实时的，数据库接口应支持 ODBC 方式； 4) 罗列系统所能提供的数据(点数表)及数据的详细描述。 PXC MODULAR 系列扩展模块提供了与 FLN 设备的硬件连接。使用 RS- 485 扩展模块，PXCMODULAR 系列支持三条 RS-485 的 FLN 上的设备。 主要功能 1. 可编程控制，具有灵活的应用  PXC MODULAR 系列是一个高性能，灵活的控制器。在监 测应用时，根据点数和类型，及匹配的传感器来设定控制器。  各控制器的控制程序都是特定编写的，可精确配合应用，

自动产生刀具清单文件，包括刀具名称、几何参数等，并自动关联到该程序上。  程序信息自动提取功能，比如系统对程序的图号、编程员、机床等信息自动进行 23 / 56 提取。  智能的程序查询功能，可按照产品、编程员、机床、操作者等进行组合和模糊查 询。  强大的角色管理功能，如编程员、编程主管、检验员、技术主任等，对加工程序 进行可靠的权限管理，不同的人员设置不同的权限。 3.6.2.3 自动产生程序管理记录，包括创建、修改、试切、批准、删除等事件的时间及人员， 使程序具有可追溯性，完全符合 ISO9001 管理标准，并可对记录进行分类管理。 3.6.2.7 程序统计 具有机床程序负荷统计功能，自动生成编程员、操作员、每台机床的程序负荷及程序 进度统计报告。并以醒目直观的柱图、饼图等形式表现出来。 3.6.2.8 备份和恢复 具有数据自动备份和手动备份功能，服务器会对数据进行自动定期备份，在需要时可

.........................................................................................85 5.1.1 编程语言选择.............................................................................88 5.1.2 开发工具.... 割、特征提取等功能，以支持后续的 AI 识别和分析。 考虑到项目的实际需求，以下是一些推荐的图像处理软件及其 特点：  OpenCV：作为开源的计算机视觉库，OpenCV 提供了丰富的 图像处理功能，并且支持多种编程语言，如 C++、Python 等。其强大的社区支持和持续更新使其成为图像处理领域的首 选工具之一。  MATLAB：MATLAB 提供了专门的图像处理工具箱，适合进 行复杂的图像分析和算法开发。其强大的矩阵运算能力和丰富 以降低学习成本和提高工作效率。 为了更直观地比较不同软件的优缺点，以下是一个简单的对比 表： 软件名 称 优点 缺点 OpenC V 开源、功能丰富、社区支持强大 学习曲线较陡，需要一定的编程基础 MATLA B 强大的矩阵运算能力、丰富的内置函 数 商业软件，成本较高 Photos hop 高质量的图像输出、用户界面友好 主要用于图像编辑，功能相对局限 GIMP 开源、免费、功能类似于

务混乱和决策 失误。 大数据处理框架 ：运用 Hadoop 和 Spark 等大数据处理框 架，对大规模的新材料数据进行分布式处理和分析。Hadoop 通过 MapReduce 编程模型实现对海量数据的并行处理， 将数据处理任务分解为 Map 和 Reduce 两个阶段， 分别 在集群的多个节点上并行执行， 适用于大规模数据的离线 分 析任务 。例如， 在对新材料实验数据进行统计分析时， Hadoop 的 MapReduce 模型， 将数据分散到集群的 各个 节点上进行并行计算，大大缩短了数据分析时 间。Spark 则 基于内存计算， 具有更高的处理速度和更灵 活的编程模型 ， 能够支持实时数据分析 、交互式查询和机 器学习算法的快速 迭代。在进行新材料性能预测模型训练 时，Spark 能够将训 练数据存储在内存中， 实现快速的数 据读取和计算， 加速模 型训练过程 框架的分布式存储和计算能力， 实现对大规 模新材料数据的高效处理。Hadoop 分布式文件系统（HDFS） 将数据分散存储在集群的多个节点上， 提供高可靠性和高扩 展性的数据存储服务 。MapReduce 编程模型则将数据处理 任务分解为 Map 和 Reduce 两个阶段， 在集群的多个节 点上并行执行， 大大提高数据处理速度， 适用于大规模数据 的离线分析任务。 Hadoop

.....................................................................................72 2.1.3.7 可拆卸编程多旋翼................................................................................................ 2.1.3.7 可拆卸编程多旋翼 Makeblock 成立于 2013 年，是一个 DIY 机器人搭建和 STEAM 教育学习平台。Airblock 是其旗下一 款采用模块化设计，可随意自由组装，实现无人飞机、气垫船、小车等多种形态的可拆卸可视化编程多旋 翼。通过蓝牙功能与手机或平板电脑相连接，在 Makeblock App 上可对无人机进行编程，不需要用户掌 握任何编程技巧。通过拖放的方式 握任何编程技巧。通过拖放的方式将程序代码组合起来，再按下确认键就可轻松操控无人机。如果你不喜 欢编程，可以直接使用操纵杆控制 Airblock。 Airblock 选用的材质是工程塑料泡沫，既轻便又耐用。无人机的旋翼被包裹起来大大增加了它的安全 性，让它既不容易在掉地时摔坏，也不容易划伤孩子，让孩子玩起来十分安全。模块与模块之间通过磁性 附着体接头相连接，即使撞到障碍物掉地后分成几块，也不会损坏。只需捡起来重新将其拼接好即可继续